[发明专利]醇类催化裂解制氢装置及其在液体燃料汽车上的应用方法

说明书

一种醇类催化裂解制氢装置及其在液体燃料汽车上的应用方法，该装置中的进气歧管接口设置在靠近预热管的外壳侧壁上，出气歧管接口设置在靠近反应室的外壳侧壁上，进气歧管接口与出气歧管接口之间的催化剂中设置有至少一条与催化剂密封隔开的第一尾气通道，反应室底部设有醇类喷射器，分解出的氢气和一氧化碳依次经过单向阀、储气罐及多个电磁阀后进入发动机各缸进气歧管进气门处的。本发明能增大尾气与催化剂的接触面积，提高尾气热量利用率，更好地利用、保护催化剂，延长催化剂使用寿命，改善发动机在启动升温、怠速运转时的燃烧状况，使进入发动机各缸进气歧管进气门处的氢气的量能够随发动机工况的变化而改变，实现氢气与燃料的最佳配比。

技术领域：

本发明涉及甲醇制氢技术领域，具体讲是一种小型电控双热源醇类催化裂解制氢装置及其在液体燃料汽车上的应用方法。

背景技术：

氢是目前最轻分子，它在自然界以化合物的方式存在。氢气与氧气化合时会释放出大量能量。氢气易于和空气均匀混合，其着火极限为4.1～75％，最大火焰传播速度为291cm/s，最大火焰传播速度是汽油的7.72倍。使用氢与汽油、柴油、天然气混合燃料，会带来经济性、动力性和发动机派发性能的改善，其原因氢的燃烧速度快，原燃料掺入一定比例的氢气后，会大大缩短燃料的速燃期，使燃烧效率增加。尤其是在柴油机中加入氢气后，由于氢气的着火极限很宽(4.1～75％)，气缸内温度一旦达到其着火温度，氢气便着火燃烧。由于氢气的火焰传播速度比柴油快得多，推动柴油一起燃烧，使气缸内火焰传播速度提高，燃料更快燃烧，使柴油机速燃期缩短。在这一时期，由于燃烧速度加快，消耗的燃料也比原来多，使缓燃期的可燃混合气浓度下降，降低了缺氧条件下柴油的数量，减少柴油裂解，产生游离碳的因素。缓燃期缩短，破坏了碳烟(PM2.5)形成的条件，可以大幅度的降低柴油发动机的颗粒排放。适量的掺入氢气，即可保持柴油发动机原来的特性，还可以达到无颗粒物排放。目前，现有技术的制氢方法多数采用醇类裂解制氢方法，比如甲醇或乙醇，它们是碳、氢、氧的化合物，在加热、减压、催化的情况下会分解成氢气(H₂)和一氧化碳(CO)。

本申请人已申请的授权公告号为CN1111647C的发明专利公开了一种降低柴油发动机碳烟的方法及其消烟净化装置，其主要特点在于利用车辆尾气和低压电加热器的供热，使醇类催化裂解得到氢气(H₂)和一氧化碳(CO)，从而能够经济、简便地大幅度降低柴油发动机碳烟，达到低碳烟，甚至无碳烟排放，并同时降低NO_x的排放。

然而经过多年地不断实践，我们发现该消烟净化装置存在两个缺陷：1、进入到醇类裂解反应室中的发动机尾气与反应室中的催化剂的接触面积比较少，即催化剂的吸热面积比较小，从而降低了发动机尾气热量的利用率；2、原装置中需要进行催化裂解的甲醇是通过甲醇泵的工作从甲醇箱中定量地泵入甲醇裂解反应室中，由于甲醇量不是按需要供给，因此催化剂的能力没有被完全地利用，也不能较好地保护催化剂，最终导致缩短催化剂的使用寿命。

与此同时，我们还发现原降低发动机碳烟方法也存在以下两个缺陷：1、我们知道，发动机在启动升温、怠速运转时的燃烧状况很差，排放量大，而原方法只通过一个压力平衡罐和一个电磁阀将原消烟净化装置的氢气和一氧化碳排气口与发动机进气歧管总管入口处连通，压力平衡罐的容积很小，只起到进气时平衡压力的作用，基本不储存氢气，因此该方法无法改善发动机在启动升温、怠速运转时的燃烧状况；2、原方法将氢气和一氧化碳只引入到发动机进气歧管总管入口处，因此进入发动机各缸进气歧管进气门处的氢气和一氧化碳分配量存在较大的差异。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是，提供一种不但能够有效增大发动机尾气与催化剂的接触面积，提高发动机尾气热量的利用率，而且可以更好地利用催化剂的能力，较好地保护催化剂，延长催化剂的使用寿命的醇类催化裂解制氢装置。